Marsbesiedlung

Martin

Registriertes Mitglied
Die Lösung heisst Flüssigfluorid-Thoriumreaktor. Diese können nicht kritisch werden, sie können radioaktive Abfälle verbrennen, sie basieren auf Thorium statt Uran (das nicht radioaktiv und drei Mal häufiger als Uran ist), sie produzieren fast keinen nuklearen Abfall und, was das beste ist, es lässt sich kein Material für den Bombenbau abzweigen.

Thorium ist auch radioaktiv. 232Th zerfaellt mit ein HWZ von rund 14 Mrd a zu 228 Ra und dann weiter bis zum 208Pb. Ausserdem ist Th alleine nutzlos. Der eigentlich Energielieferant waere 233U, welches durch Neutroneneinfang aus 232Th erzeugt wird. Das heisst man braucht eine Neutronenquelle, und dies ist die Kernspaltung von 235U oder 239Pu. Das ganze ist analog zu den schnellen Bruetern mit Plutoniumproduktion.
Kritisch sollte der Reaktor auch werden, sonst passiert ja gar nichts. Du meinst vielleicht, das bei einigen Modellen wie den Kugelhaufenreaktoren die Temperatur auch im Stoerfall nicht die Schmelztemperatur des Brennstoffs uebersteigen kann, das heisst es kann keine Kernschmelze eintreten. Ein Thoriumreaktor war auch in Deutschland in Betrieb, der HTTR in Hamm, NRW mit 300MWe. An Thoriumreaktoren arbeitet derzeit unter anderem Indien intesiv. Es gibt auch Studien zum Einzatz von Thorium in CANDU und einigen anderen Reaktortypen.

Gute Infos zum Therma: http://world-nuclear.org/info/default.aspx?id=448&terms=Thorium
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Thorium ist auch radioaktiv.

Du hast natürlich recht, das hatte ich irgendwie verdrängt. Es ist auf jeden Fall nicht wirklich stark radioaktiv, bei so langen Halbwertszeiten und in seiner Eigenschaft als Alpha-Emitter.

Der eigentlich Energielieferant waere 233U, welches durch Neutroneneinfang aus 232Th erzeugt wird. Das heisst man braucht eine Neutronenquelle, und dies ist die Kernspaltung von 235U oder 239Pu.

Soviel ich weiss, ist das nicht so. Als Quelle für die Neutronen kann man auch U-233 nehmen, das vom Thorium-Prozess produziert wird. Das heisst, mit Thorium plus einem Schuss U-233 kann man eine sich selbst erhaltende Reaktion starten.

Kritisch sollte der Reaktor auch werden, sonst passiert ja gar nichts.

Ja richtig. Wieder Fehler meinerseits - ich meinte, dass man keine Kernschmelze haben kann. Der Energieausstoss von Flüssigfluorid-"Treibstoff" nimmt ab, wenn er sich erhitzt. Das heisst, er kann nicht überhitzen.

Danke für den Link!
 

hardy

Registriertes Mitglied
Atomendlager wären auch nicht wirklich nötig. Die Technik, die es erlaubt, die Atomabfälle in Atomkraftwerken mehrheitlich zu verbrennen und in sehr viel weniger kurzlebige Radionuklide zu transmutieren, existiert, und das seit den 60er Jahren.

Die Technik, die du vielleicht meinst, Bynaus, heisst "Accelerator Driven Systems (ADS)". Sie stammt m. E. aber nicht aus den 1960er Jahren.

Bei dieser Technik benutzt man Beschleuniger, um Protonen auf hohe Energien (mehrere Hundert MeV) zu bringen. Der Protonenstrahl zertrümmert dann die Kerne der langlebigen Aktiniden in Fragmente mit geringeren Halbwertszeiten. ADS sind unterkritische Systeme.
Leider ist die Technik heutzutage noch viel zu teuer.

Die Lösung heisst Flüssigfluorid-Thoriumreaktor. Diese können nicht kritisch werden, sie können radioaktive Abfälle verbrennen, sie basieren auf Thorium statt Uran (das nicht radioaktiv und drei Mal häufiger als Uran ist), sie produzieren fast keinen nuklearen Abfall und, was das beste ist, es lässt sich kein Material für den Bombenbau abzweigen.

Hierzu hat Martin schon eine recht ausführliche und kompetente Antwort gegeben.
Ich möchte lediglich ergänzen, dass Reaktoren auf Basis des Thorium-Uran-233-Brennstoffzyklus nicht nur nuklearen Abfall sondern auch das bombenfähige U-233 produzieren.

Gruss
hardy
 

hardy

Registriertes Mitglied
Soviel ich weiss, ist das nicht so. Als Quelle für die Neutronen kann man auch U-233 nehmen, das vom Thorium-Prozess produziert wird. Das heisst, mit Thorium plus einem Schuss U-233 kann man eine sich selbst erhaltende Reaktion starten.

Hallo Bynaus,

zum Erststart eines Reaktors mit Thorium benötigt man einen Spaltstoff wie Uran-235 (oder Plutonium-239 aus anderen Reaktoren).
Uran-233 ist nämlich ein Stoff, der nicht natürlich vorkommt.

Später kann man als Spaltstoff Uran-233, das man durch Wiederaufarbeitung des abgebrannten Kernbrennstoffs gewinnen muss, verwenden.

Gruss
hardy
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Uran-233 ist nämlich ein Stoff, der nicht natürlich vorkommt.

Das ist korrekt. Allerdings gibt es heute, aus verschiedenen Quellen, genügend U-233, um unzählige Reaktoren zu starten. Das amerikanische Verteidigungsdepartement denkt sogar darüber nach, es in einem relativ teuren Programm mit abgereichertem Uran zu vermengen, um es "unschädlich" zu machen, so viel hat man von dem Zeugs.

http://thoriumenergy.blogspot.com/2009/08/save-uranium-233.html
 

Martin

Registriertes Mitglied
Du hast natürlich recht, das hatte ich irgendwie verdrängt. Es ist auf jeden Fall nicht wirklich stark radioaktiv, bei so langen Halbwertszeiten und in seiner Eigenschaft als Alpha-Emitter.

Ich habe mal bei Webmineral.com geschaut. Ein kg reiner Thorianit (ThO2) hat ein Aktivitaet von 39,4 Mio Bq gegenueber 159,7 Mio Bq bei Uraninit (UO2), also etwa 4 mal weniger.

Wie die meisten Aplhastrahler gibt Th232 aber auch Gammastrahlung ab. Das nutzt man bei radiometrischen Karten in der Uranerkundung, man plottet z.B. U^2/Th und kann damit gut Urananomalien erkennen.

Schade das der Thoriumblogger die Quelle nicht deutlicher angegeben hat fuer die geplante 233U Abreicherung. Mit ist nur bekannt das gerade durch Abkommen zwischen Russland und den USA 12 t waffenfaehigen 235U zur Abreicherung freigegeben wurden (Link unten). Diese sollen allerdings auch als Brennstoff zum Einsatz kommen. Mir ist auch nicht bekannt warum die USA groessere Bestaende an 233U hergestellt haben sollten. Mir ist keine amerikanische Kernwaffe bekannt die dieses Material verwendet hat und sonst gab es nur kleine Versuchsreaktoren auf Throiumbasis in den USA und einen einzigen kommerziellen Reaktor in Ft.St.Vrain mit 330MWe basierend auf dem deutschen AVR Design (Prototyp in Juelich bei Aachen).

http://www.world-nuclear-news.org/newsarticle.aspx?id=25495&terms=weapons+grade
 

Bynaus

Registriertes Mitglied

Martin

Registriertes Mitglied
Cheers mate, das hatte ich bisher ueberlesen. Allerdings scheint keine Waffe mit 233U in Serie gegangen zu sein. Wie dort geschrieben steht, baut ein 233U Kern nach kurzer Zeit eine hohe Gammaaktivitaet auf, was zu grossen Sicherheitsproblemen beim Umgang mit den Waffen fuehren wuerde. Fuer die Energieerzeugung spielt das aber keine groessere Rolle.

Martin
 

hardy

Registriertes Mitglied
Allerdings gibt es heute, aus verschiedenen Quellen, genügend U-233, um unzählige Reaktoren zu starten.

Ich bin mit Martin einer Meinung, dass es keine grösseren Mengen von U-233 gibt. Aus welchen Quellen auch?

Wovon wir allerdings mehr als genügend haben ist Pu-239! Ein Druckwasser-Reaktor mit einer elektrischen Leistung von 1000 MW erzeugt pro Jahr etwa 200 kg spaltbares Plutonium (Pu-239 und etwas Pu-241). Ein Teil dieses Plutoniums wird in Form von Uran-Plutonium-Mischoxid (MOX) als Brennstoff überwiegend in Druckwasser-Reaktoren, darunter in den schweizerischen KKW Beznau und Gösgen, genutzt.

Genügend U-235 für die Versorgung von Kernrreaktoren haben wir seit etwa einem Jahrzehnt auch aus Abrüstungsverträgen zwischen Russland und den USA. Das Projekt heisst 'Megatons into Megawatts'. Hochangereichertes Uran aus Kernwaffen (> 90% U-235) wird mit dem Resturan aus den abgebrannten Brennelementen (0,4- 0,8% U-235) vermischt. Man spart somit die aufwendige Anreicherung von Natururan (0,71% U-235) auf die für Kernbrennstoffe übliche Anreicherung von ca. 4 - 5% U-235.

In der Schweiz werden die o. g. KKW Beznau und Gösgen seit 2001 mit Brennelementen aus wiederaufgearbeitetem und mit Bomben-Uran vermischten Uran versorgt. Ein Beitrag zur Schonung der Natururanreserven und zur Abrüstung.
 

_Mars_

Registriertes Mitglied
Ich denke, dass es zur Marsbesiedelung sehr hilfreich wäre, wenn es flüssiges Wasser in größeren Mengen (am Phönixlander war ja angeblich ein paar Tropfen Salzwassers) geben würde.


Weiß jemand wie man folgendes berechnet:
Wieviel Treibhausgase (Tonnen, Äquivalent in CO2 oder einfach nur Methan vereinfacht) müssten am Mars durch Vulkanismus freigesetzt werden, dass sich seine Oberflächentemperaturen um 4° erhöhen??
(Das würde nämlich ausreichen, um einen fortschreitenden Treibhauseffekt auszulösen...)
Wie kann man das mittels schwarzkörpertemperatur+Gaskapazität etc. errechnen?
Bin da leider mit meiner Physik am Ende, bitte um Hilfe

Mfg
 

ispom

Registriertes Mitglied
Hallo Mars, schön, daß wir wieder beim Thema sind :)
und Hardys Beitrag zur Kernenergie ist dazu auch hilfreich,
denn wie wollen wir auf dem Mars ausreichend Energie erzeugen, wenn eine Station beheizt werden soll, wenn Wasser aufbereitet werden muß usw.....wenn später dort Raketentreibstoff hergestellt wird .....ohne Kernenergie geht das einfach nicht...

ps
ich hoffe, daß Galileo nicht wieder mit seinen unqualifizierten Bemerkungen dazwischen kommt :eek:

Hallo ispom,

dass du mit deinen oft kruden Ansichten ......

Du solltest endlich einmal lernen......
 
Zuletzt bearbeitet:

Bynaus

Registriertes Mitglied
hardy schrieb:
Ich bin mit Martin einer Meinung, dass es keine grösseren Mengen von U-233 gibt. Aus welchen Quellen auch?

Aus bestehenden Atomreaktoren und Bombenprogrammen (lies oben, auch von mir gesetzte Links). Uran-233 ist übrigens in einem Thorium-Reaktor nur "Katalyt" - es wird nicht verbraucht, wird aber benötigt, um ihn zu starten.
 

Kibo

Registriertes Mitglied
So wie bei Venus und Erde auch, ist die Marsatmosphäre bei der Formung des Planeten mit entstanden, ein Teil ging auf Grund der Starken Wärmeentwicklung (Auch Mars war wohl mal eine vollständig geschmolzene Gluthölle) verloren und wurde dann durch Ausgasung aus dem Planeteninneren ersetzt. So stand es zumindest in meinen Schulbüchern :).

mfg
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Ich denke, die Frage war eher, woher man auf dem Mars die atembare Luft bekommt. Die Atmosphäre ist vorwiegend CO2, ein bisschen N2 und O2. Wenn man den Stickstoff selber mitbringt, kann man das benötigte O2 problemlos aus dem CO2 der Marsatmosphäre herstellt - oder direkt aus dem geschlossenen Kreislauf. Stickstoff ist aber durchaus ein grosses Problem beim Mars, und eines der Haupthindernisse, warum Terraforming schwierig werden dürfte (zumindest, wenn man eine erdähnliche, atembare Atmosphäre will).
 

_Mars_

Registriertes Mitglied
Stickstoff gibt es auf dem Mars viel, aber der Löwenanteil ist als Nitrate gebunden im Gestein.

Auf der Erde gibt es Bakterien, die Ammoniak daraus machen (und oder oder umgekehrt)...
Pflanzen auf der Erde können den Luft-stickstoff nicht nützen, darum nehmen sie Nitrate vom Boden auf (es muss mit Ammoniumnitrat gedüngt werden, bzw. Bakterien müsen Luftstickstoff fixieren, dass ihn die Pflanzen nutzen können). Dieser wird in ihre Biomasse eingebaut und beim Verrotten wird Stickstoff wieder frei.

Summa Summarum: Bakterien könnten auf dem Mars Stickstoff freisetzen, wenn er eine dichtere Atmosphäre (flüssiges Wasser) hätte
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Stickstoff gibt es auf dem Mars viel, aber der Löwenanteil ist als Nitrate gebunden im Gestein.

Quelle? (bzw., klar gibt es etwas Stickstoff im Boden, aber es ist bei weitem nicht genug, um eine erdähnliche Atmosphäre zu bilden)

Das Nitrat auf der Erde wird nämlich, wie du geschrieben hast, von Bakterien fixiert, die es auf dem Mars nicht gibt - Nitrate im Boden wären zumindest ein guter Hinweis auf Leben auf dem Mars.
Die Venus etwa hat etwa 3 bar Stickstoff in ihrer Atmosphäre - genau der Stickstoff, der bei uns gebunden vorliegt. Der Mars hingegen ist zu leicht, um Stickstoff in der Atmosphäre dauerhaft zu binden - entsprechend liegt die Vermutung nahe, er hätte ihn ins Weltall verloren.
 
Zuletzt bearbeitet:

Major Tom

Registriertes Mitglied
Rote Rosen auf dem Roten Planeten

Folgender Artikel aus einem österreichischen Wissenschaftsforum ist zwar schon etwas älter aber immer noch interessant:

Um die Lebensbedingungen auf dem Mars zu erforschen, denken US-Wissenschaftler nun an Ungewöhnliches: Sie wollen die Reaktionen gentechnisch veränderter Pflanzen auf die Umwelt des roten Planeten beobachten.
Pflanzen als Vorhut der Menschen
Genaue Informationen über die Bodenbeschaffenheit des Roten Planeten sind enorm wichtig für das Vorhaben, in Zukunft menschliche Kolonien anzusiedeln.

Rob Ferl und Kollegen von der Universität Florida haben deshalb Exemplare der Ackerschmalwand gentechnisch derart verändert, dass sie - je nach Umwelteinfluss - grün, rot oder gelb fluoreszieren. Manche färben sich grün, wenn sich zu viele Schwermetalle im Boden befinden sollten. Andere reagieren auf Hitze, Kälte oder Sauerstoffgehalt des Bodens. Ein automatisches Sensorensystem könnte die fluoreszierenden Signale messen und die Daten zur Erde schicken.

Ferl, dessen Arbeitsgruppe von der NASA bezahlt wird, möchte die Pflanzen in einem Mini-Treibhaus aufziehen, das an Bord eines Landegerätes auf den Mars fliegt.

Das Landegerät würde Marsboden aufschaufeln und den erhöhten atmosphärischen Druck innerhalb des Mini-Treibhauses aufrechterhalten. Nur so hätten die Pflanzen eine Überlebenschance, denn der Druck auf der Oberfläche des Mars beträgt weniger als ein Prozent von jenem auf der Erde.

Chris Mc Kay, Wissenschaftler des Ames Research Center der NASA, geht noch einen Schritt weiter und kann sich auch das Aussetzen anderer Pflanzen vorstellen - rote Rosen inklusive. "Es ist ganz wichtig, dass wir verschiedene Pflanzenkeimlinge aussetzen, und dass sie auf das Sonnenlicht, die Böden und die Nährstoffe auf dem Mars treffen." Dies wäre ein mächtiges Symbol für die Expansion des Menschen jenseits der Erde.

In weiterer Folge hofft die NASA, voll programmierbare Pflanzen zu verwenden, die via Fernbedienung kontrolliert werden können. Signale von der Erde oder von einer zukünftigen Marsstation könnten den Pflanzen Anweisungen geben: beispielsweise um die Synthese einer bestimmten nährhaltigen Substanz zu beginnen.

"Ich bin ganz sicher, dass wir es schaffen, Pflanzen auf dem Mars überleben zu lassen", meint Ferl. "Das wird beweisen, dass Lebensformen, die sich auf der Erde entwickelt haben, auch auf fremden Planeten überleben können - ein wichtiger Beweis für die geplanten menschlichen Besiedlungen."

Ferl veränderte das Genom der Ackerschmalwand, indem er Gene hinzufügte, die für die Herstellung fluoreszierender Proteine verantwortlich sind. Eine der Pflanzen produziert ein grün fluoreszierendes Protein, sobald Temperaturen über 30 Grad bzw. unter 10 Grad Celsius erreicht werden.

Andere Pflanzen reagieren mit einer anderen Verfärbung, wenn der Gehalt an Sauerstoff in der Umgebung abnimmt und eine Hypoxie (Sauerstoffunterversorgung) droht. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind die Überprüfung von Salzen, Peroxiden und Schwermetallen im Boden.
 

Alex74

Registriertes Mitglied
Solche Überlegungen finde ich interessant und gut - aber undurchführbar solange man nicht hinreichend ausschließen kann daß im Marsboden irgendwelche Urmikroben existieren. Und das kann noch dauern.
 

Monod

Registriertes Mitglied
@ Major Tom:

In weiterer Folge hofft die NASA, voll programmierbare Pflanzen zu verwenden, die via Fernbedienung kontrolliert werden können. Signale von der Erde oder von einer zukünftigen Marsstation könnten den Pflanzen Anweisungen geben: beispielsweise um die Synthese einer bestimmten nährhaltigen Substanz zu beginnen.

Was ist denn das für ein Quatsch? Sorry, aber bei Stoffwechselveränderung auf Knopfdruck kann ich nicht mehr an mich halten ...

Monod
 
Oben